(57)【要約】  排気流から二酸化炭素を捕捉する二酸化炭素捕捉システム。システムは、二酸化炭素および水を含む第１の排気流を出力するように構成される燃料電池を含むことができる。システムは、第１の排気流の第１の部分を受けて、酸素および二酸化炭素を含む第２の排気流を出力するように構成される電解電池を更に含むことができる。燃料電池は固体酸化物燃料電池でありえる。電解電池は融解炭酸塩型電池でありえる。【選択図】図１
2019502227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気流から二酸化炭素を捕捉する二酸化炭素捕捉システムであって、
二酸化炭素および水を含む第１の排気流を出力するように構成される燃料電池と、
前記第１の排気流の第１の部分を受けて、酸素および二酸化炭素を含む第２の排気流を出力するように構成される電解電池と、
を備えるシステム。
【請求項２】
前記第１の排気流の第２の部分および前記第２の排気流を受けて、水および二酸化炭素を含む第３の排気流を出力するように構成されるガス酸化剤を更に備える請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記燃料電池は固体酸化物燃料電池である請求項１〜２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４】
前記電解電池は融解炭酸塩型電池である請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の排気流は水素および一酸化炭素を更に含む請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記燃料電池は、水素を生産するために前記燃料電池に供給される燃料を内部的に改質するように構成される請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記電解電池は、高純度水素ガスを含む第４の排気流を出力するように更に構成される請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記第４の排気流は、少なくとも９０％の水素ガスを含む請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記燃料電池は、第１の燃料極および第１の空気極を備え、前記第１の燃料極は、燃料を受けて前記第１の排気流を出力するように構成される請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１の燃料極は、前記第１の排気流の第３の部分を受けるように更に構成される請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記燃料は天然ガスである請求項９〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の空気極は、空気流を受けるように構成される請求項９〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記電解電池は、第２の燃料極および第２の空気極を備え、前記第２の燃料極は、前記第１の排気流の前記第１の部分を受けるように構成されて、前記第２の空気極は、前記第２の排気流を出力するように構成される請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第２の燃料極は、前記第４の排気流を出力するように更に構成される請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記電解電池に供給される前記第１の排気流の前記第１の部分は、前記第２の排気流に存在する前記酸素が前記第１の排気流の前記第２の部分に存在する水素、一酸化炭素、およびメタンを前記第３の排気流に存在する二酸化炭素および水に変換するのに必要な化学量論的量にほぼ等しいような量にある請求項１〜１４のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１５年１１月１６日に出願された米国特許出願第６２／２５５,８３５号に優先権の利益を主張するものであり、その内容全体を参照によって本願明細書に引用したものとする。
【背景技術】
【０００２】
本開示は電気生産用の燃料電池システムに関する。詳細には、本開示は燃料電池からＣＯ２を捕捉することができる燃料電池システムに関する。
【０００３】
燃料電池は、電気化学反応によって、燃料、例えば炭化水素燃料に蓄積された化学エネルギーを電気エネルギーに変換できる装置である。一般に、燃料電池は、燃料極、電解質層、および空気極を備える。電解質層は、燃料極と空気極の間でイオンを移送するのに役立ち、それは燃料極および空気極における反応が電気生産のための電子を発生するのを促進する。
【０００４】
燃料電池は、特定のイオンの移送のために使用する電解質層のタイプによってしばしば特徴づけられる。例えば、あるタイプの燃料電池は固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）であり、それは空気極から燃料極への負帯電酸素イオンの移送のための固体セラミック電解質を組み込む。
【０００５】
ＳＯＦＣの動作中に、空気は空気極に供給され、そこでは酸素ガスが電子と反応して、負帯電酸素イオンを形成し、それは電解質層を通って燃料極へ移送される。同時に、炭化水素燃料、例えば天然ガスは、改質プロセスで蒸気と混合され、そこではメタンと水が反応して、水素ガスおよび二酸化炭素を生じる。水素ガスおよび二酸化炭素は、電解質層により移送される酸素イオンと反応して、電気のための電子を生じて、電気回路を完成する。この反応の副産物として、水、二酸化炭素、および残留水素ガスは、燃料極からの排気として放出される。燃料極排気の一部は通常は燃料極にリサイクルされるが、残りは二酸化炭素の過剰な蓄積を防止するために排出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、二酸化炭素は、気候変動に対するその効果によって有害放出物であるとみなされる。したがって、二酸化炭素の環境への放出を回避するために、燃料極排気からＣＯ２を捕捉して、他のより環境に優しくする目的、例えば地下蓄積または石油生産ニーズのためにＣＯ２を蓄積することが好ましい。ＳＯＦＣの燃料極排気から二酸化炭素を捕捉する一つの方法は、燃料極ガス酸化剤を用いることによるものであり、それは空気の代わりに純酸素を供給されて、Ｎ２でＣＯ２を薄めることを回避する。燃料極ガス酸化剤は酸素ガスを使用して、排出された燃料極排気中に含まれる加熱値を捕捉するために燃料極排気を酸化する。しかしながら、このプロセスのために必要とされる純酸素は、生産するのが高価でありえる。現在では、燃料極ガス酸化剤で用いるために純酸素を生成する方法は、空気分離ユニットの使用に限られ、それは酸素を空気から分離して、必要な酸素を供給する。しかしながら、この種のシステムはコストが高くて非効率的である。したがって、排気された燃料極排気におけるＣＯ２の捕捉を容易にするのに必要な酸素を供給できる効率的で費用効果的なシステムを提供することは有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
いくつかの実施形態では、排気流から二酸化炭素を除去するための二酸化炭素捕捉システムは、二酸化炭素および水を含む第１の排気流を生じるように構成される燃料電池、ならびに第１の排気流の一部を受けて酸素と二酸化炭素を含む第２の排気流および比較的純粋な水素の第３の排気流を出力するように構成される融解炭酸塩型電解電池を含むことができる。
【０００８】
前記実施形態と組み合わせ可能である、一態様において、二酸化炭素捕捉システムは、第１の排気流および第２の排気流を受けて、水および二酸化炭素を含む流れを出力するように構成されるガス酸化剤を更に含む。
【０００９】
前記実施形態および態様のいずれかと組み合わせ可能である、一態様において、燃料電池は固体酸化物燃料電池でありえる。
【００１０】
前記実施形態および態様のいずれかと組み合わせ可能である、一態様において、第１の排気流は水素および一酸化炭素を更に含むことがありえる。
【００１１】
前記実施形態および態様のいずれかと組み合わせ可能である、一態様において、燃料電池は、水素を生産するために燃料電池に供給される燃料を内部的に改質するように構成される。
【００１２】
前記実施形態および態様のいずれかと組み合わせ可能である、一態様において、電解電池は、高純度（例えば、濃度９８％より大きい）水素ガスを含む供給流を出力するように更に構成される。
【００１３】
いくつかの実施形態において、固体酸化物燃料電池によって生じる燃料極排気流から二酸化炭素を除去する二酸化炭素捕捉システムは、第１の燃料極および第１の空気極を有する固体酸化物燃料電池を含む。第１の燃料極は、燃料および再生処理された燃料極排気を受けて、燃料極排気流を出力するように構成される。二酸化炭素捕捉システムは、第２の燃料極および第２の空気極を有する電解電池を更に含む。第２の燃料極は、燃料極排気流の一部を受けるように構成される。第２の空気極は、酸素および二酸化炭素を含む第１の排気流を出力するように構成される。
【００１４】
前記実施形態のいずれかと組み合わせ可能である、一態様において、二酸化炭素捕捉システムは、燃料極排気流の一部および第２の空気極から出力される第１の排気流を受けて、水および二酸化炭素を含む酸化流を出力するように構成されるガス酸化剤を更に含む。
【００１５】
前記実施形態および態様のいずれかと組み合わせ可能である、一態様において、第２の空気極の第１の排気流は、二酸化炭素および酸素を更に含む。
【００１６】
前記実施形態のいずれかと組み合わせ可能である、一態様において、第２の燃料極は、水素を含む供給流を出力するように構成される。
【００１７】
前記実施形態および態様のいずれかと組み合わせ可能である、一態様において、電解電池は融解炭酸塩型電解電池である。
【００１８】
前記実施形態および態様のいずれかと組み合わせ可能である、一態様において、燃料電池は炭化水素燃料を受ける。
【００１９】
前記実施形態および態様のいずれかと組み合わせ可能である、一態様において、燃料電池からの燃料極排気流は、水素、一酸化炭素、水、および二酸化炭素を含む。
【００２０】
いくつかの実施形態では、燃料電池によって生じる排気流から二酸化炭素を捕捉する方法は、燃料電池に燃料を供給するステップと、二酸化炭素を含む第１の排気流を生じるステップと、融解炭酸塩型電解電池でありえる電解電池に第１の排気流の一部を供給するステップと、二酸化炭素および酸素を含む第２の排気流を生じるステップとを含む。
【００２１】
前記実施形態および態様のいずれかと組み合わせ可能である、一態様において、二酸化炭素を捕捉する方法は、第１の排気流の一部および第２の排気流をガス酸化剤に供給するステップと、水および二酸化炭素を含む酸化流を出力するステップとを更に含む。
【００２２】
前記実施形態および態様のいずれかと組み合わせ可能である、一態様において、二酸化炭素を捕捉する方法は、水および二酸化炭素を含む流れからの水を凝縮するステップを更に含む。
【００２３】
前記実施形態および態様のいずれかと組み合わせ可能である、一態様において、二酸化炭素を捕捉する方法は、高純度水素を含む電解電池から供給流を出力するステップを更に含む。
【００２４】
前記実施形態および態様のいずれかと組み合わせ可能である、一態様において、生成される酸素の量が、燃料極ガス酸化剤に送られる燃料極排気の一部の水素、一酸化炭素、およびメタンを二酸化炭素および水に変換して、捕捉される二酸化炭素の不純物を最小化するために必要な化学量論的量にほぼ等しいように、電解電池に送られる燃料電池からの燃料極排気の一部は制御される。
【００２５】
これらの有利な特徴および他の有利な特徴は、本開示および図面をチェックする人々にとって明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態による、固体酸化物燃料電池用のＣＯ２捕捉システムの略図を示す。
【図２】図１のＣＯ２捕捉システムで使用する改質装置−電解槽−清浄装置の詳細な摸式図を示す。
【図３】図１のＣＯ２捕捉システム内の気体流の成分を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図を概して参照すると、エネルギー生産に関してよりコストが低くて非常に効率的である燃料電池によって生じる燃料極排気流から非常に精製されたＣＯ２を捕捉するＣＯ２捕捉システムが本願明細書に開示される。
【００２８】
図１は、燃料電池によって生じる燃料極排気流から二酸化炭素を除去するＣＯ２捕捉システム１００を示す。図１に示すように、炭化水素燃料、例えば天然ガスは、燃料供給ライン１１０を通してシステム１００に供給される。燃料流は、ガス浄化ステーション１０の中を最初に導かれ、それは燃料電池に有害でありえる燃料流に含まれる不純物を除去する。浄化された燃料流は、それから、燃料電池１７０の燃料極１７４からの燃料極排気再生処理流（第１の排気流の第３の部分）と混合し、それはリターンライン１３２により供給されて、以下で更に詳細に説明される。この再生処理流は、炭素形成を防止するために水を燃料に供給して、燃料電池効率を更に向上させる。図１に示す実施形態では、燃料電池１７０は、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）として構成される。燃料電池１７０は、メタンおよび水を水素および二酸化炭素に変換することによって混合燃料流を内部的に改質できる。あるいは、システム１００は、燃料電池１７０に導入される前に混合燃料流を改質するために外部改質装置を組み込むことができる。加えて、燃料電池１７０は、燃料電池スタックを形成するために接続される複数のユニット電池を備えることができる。
【００２９】
炭化水素燃料および燃料極排気を含む混合燃料流は、第１のブロワー５０によって燃料供給ライン１１０中を導かれ、そこで、第１の熱交換器２０により加熱された後に、混合燃料流は、ＳＯＦＣ１７０の燃料極１７４に供給されて、電気生産のために必要とされる電気化学反応を促進する。
【００３０】
図１に更に示すように、空気流は、空気供給ライン１２０を通してシステム１００に供給され、そこでそれは第２の熱交換器４０の中を第２のブロワー３０によって導かれる。空気流は、第２の熱交換器４０により加熱されて、更に加熱されるために空気供給ライン１２０を通って第３の熱交換器６０まで続く。第３の熱交換器６０を通過した後に、空気供給ライン１２０は、熱い空気流をＳＯＦＣ１７０の空気極１７２に供給する。上述の通り、電気を生産できるように、燃料極１７４に供給される混合燃料流および空気極１７２に供給される空気流は、ＳＯＦＣ１７０の固体酸化物電解層を横切る負帯電酸素イオンの移送に結果としてなる内部反応を促進する。反応終了後に、空気極１７２は、低酸素空気を含む空気極排気流を出力し、それは空気極排気ライン１４０を介してシステム１００から排気される。空気極排気流からの廃熱は、第２の熱交換器４０により用いられて、空気極１７２に供給される空気流１２０を暖める。
【００３１】
燃料極１７４で、燃料極排気流（第１の排気流）が生じる。燃料極排気流は、主に、二酸化炭素、水、および未反応水素ガスを含み、それは固体酸化物燃料電池１７４から移動して、改質装置−電解槽−浄化装置（ＲＥＰ）供給ライン１３０（第１の排気流の第１の部分）および燃料極ガス酸化剤（ＡＧＯ）供給ライン１３１（第１の排気流の第２の部分）の中を流れる２つの流れに分割される。図１に更に示すように、燃料極排気流（第１の排気流の第３の部分）の少なくとも一部は、リターンライン１３２の中を流れて、燃料供給ライン１１０により供給される燃料流と混合する。ＡＧＯ１９０（後述する）からの排気ガス中のＨ２およびＯ２の量が最小化されるように、ＲＥＰ供給ライン１３０への燃料極排気流およびＡＧＯ供給ライン１３１への燃料極排気流の流れ比は制御される。例えば、いくつかの実施形態において、ＲＥＰ１８０により出力される排気流（第２の排気流）において生じる酸素の量が、ＡＧＯ供給ライン１３１に供給される燃料極排気流の部分に存在する水素、一酸化炭素、およびメタンを二酸化炭素および水に変換するために必要である化学量論的量にほぼ等しいかまたは等しいように、ＲＥＰ供給ライン１３０に供給される燃料極排気流の部分は制御されて、ＡＧＯ１９０（第３の排気流）からの排気ガスにおいて捕捉される二酸化炭素に存在する不純物を最小化する。加えて、図１に示されていないが、いくつかの実施形態では、余分のメタンは、向上した熱バランスをシステム全体において達成するために別の酸化剤において空気と共に燃焼される。
【００３２】
図２は、ＲＥＰ１８０の詳細な摸式図を示す。ＲＥＰ１８０は、燃料からの水素を内部的に改質して、精製することができて、それは後で電気生産のために使用できる。ＲＥＰシステムの実施例は、国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０１３８３７号明細書に更に詳細に記載されていて、それは本特許の内容全体を参照によって本願明細書に引用したものとする。図２に示す実施形態では、ＲＥＰ１８０は、電解電池、例えば融解炭酸塩型電解電池（ＭＣＥＣ）として構成される。ＲＥＰ１８０は、ＲＥＰスタックを形成するために複数の個別電池を備えることができる。図２に示すように、ＲＥＰ１８０は、通常、触媒層１８１ａ、電解層１８３を含む燃料極１８４と、触媒層１８１ｂを含む空気極１８２と、電圧を燃料極１８４および空気極１８２に印加するように構成される電源１８６とを備える。
【００３３】
ＳＯＦＣ１７０からの燃料極排気流は、燃料極排気ライン１３０を通って燃料極１８４に供給される。燃料極排気流は、主に、水、水素ガス、二酸化炭素、および少量の一酸化炭素とメタンを含む。いくつかの実施形態では、少量の余分のメタン（図示せず）は、システムにおける所望の熱バランスを得るためにＲＥＰ１８０に供給される排気流に加えられる。触媒層１８１ａによって引き起こされる内部改質反応の間に、水はメタンと反応して、水素および二酸化炭素を生じる。燃料極排気流に含まれるメタンが、ＳＯＦＣ１７０で生じた改質反応により残留量に存在するので、燃料極排気流を最小限に改質することは必要である。加えて、内部ガスシフト反応の間に、水は一酸化炭素と反応して、付加的な水素および二酸化炭素を生じる。
【００３４】
図２に更に示すように、電気分解／ＣＯ２ポンプ反応中に、水、二酸化炭素、および電源１８６により供給される電子は反応して、水素、炭酸イオンＣＯ３＝、および余熱を生じる。余熱は上記の内部改質およびガスシフト反応を促進する。燃料極１８４の反応によって生じる水素は、電解質層１８３を横切って空気極１８２へ流れる炭酸イオンとしてガスからの炭素のほぼ全ての移送により精製される。高純度水素ガスは、水素供給ライン１５０を通してＲＥＰ１８０からの水素供給流（第４の排気流）として除去されて、それは、それから、ＳＯＦＣ１７０へ戻って再生処理されてエネルギー生産のための燃料の必要を減らすか、または排気されて別の生成物流として蓄積することができる。いくつかの実施形態では、燃料極排気流は少なくとも９０％の水素を含む。特定の実施形態では、燃料極排気流は少なくとも９８％の水素を含む。
【００３５】
上で述べたように、電気分解／ＣＯ２ポンプ反応によって生じる炭酸イオンは、燃料極１８４から電解質層１８３を経由して空気極１８２へ移送される。空気極１８２で、炭酸イオンは分離して、酸素、二酸化炭素、および電子を生じる。これらの電子は電源１８６によって回路を完成して、燃料極１８４に戻る。炭酸イオンから生じる酸素および二酸化炭素は、ＲＥＰ空気極排気ライン１３５を通ってＲＥＰ１８０から除去される。このように、空気極１８２における次の反応と共に炭酸イオンの移送は、燃料極排気流から純粋な酸素ガスと共に二酸化炭素をポンプ移送する効果を有する。
【００３６】
図１に示すように、ＲＥＰ空気極排気ライン１３５は、酸素および二酸化炭素を含むＲＥＰ排気流をＡＧＯ１９０に移動させる。加えて、上に述べたように、二酸化炭素、水素、および水を含む、ＳＯＦＣ１７０からの燃料極排気流の一部は、ＡＧＯ供給ライン１３１を経由してＡＧＯ１９０にも供給される。ここで、二酸化炭素が、水とともに、ＡＧＯ排気流の形で除去ライン１６０を経由してシステム１００から除去できるように、ＲＥＰ空気極排気流に含まれる酸素は燃料極排気流の酸化を促進する。ＡＧＯ排気流が除去されるとき、それは最初に第３の交換器６０により冷却されて、水がＡＧＯ排気流から凝縮できるように、付加的な冷却（図示せず）にさらされて、非常に純化された濃度の二酸化炭素を蓄積目的のために得ることができる。いくつかの実施形態では、二酸化炭素は少なくとも９５％の濃度で除去できる。
【００３７】
図３は、本発明の一実施形態による、二酸化炭素捕捉システム１００に存在するさまざまな気体流の組成物を示す表である。各列１〜６は、図１に示される位置１〜６に存在する気体流の組成物に対応する。列１に示すように、ＳＯＦＣ１７０に供給される炭化水素燃料は、主にメタンを含み、残存する二酸化炭素および水の残留量をともなう。ＳＯＦＣ１７０で電気エネルギーを生産した後に、ＲＥＰ１８０への燃料極排気流は、ここで、列３に示すように、水および水素とともに、非常により大量の二酸化炭素を含む。表の列４に示すように、水素は、ＲＥＰ１８０の中での反応により９０モルパーセント以上の純度で抽出することができて、非常に有用なフィード供給物をＳＯＦＣ１７０または付加的な外部エネルギーシステムに供給する。列５に示すように、ＡＧＯ１９０からの排気は、水および微量の窒素と共に、ＲＥＰ１８０に供給される燃料極排気流と比較して、より高い濃度の二酸化炭素（例えば、少なくとも４４モルパーセント）を含む。この点で、列５ａに示すように、水はＡＧＯ排気流から容易に凝縮されて、約９９モルパーセントの非常に純化された形の乾燥二酸化炭素を生産できる。加えて、列６に示すように、ＳＯＦＣ１７０の空気極１７２からのシステム１００から排気される排気は、大部分は窒素ガスおよび最少量の二酸化炭素（例えば、１モルパーセント未満）を含む。
【００３８】
本願明細書に記載されているＣＯ２捕捉システムは、燃料電池、特に固体酸化物燃料電池によって生じる燃料極排気流から二酸化炭素を除去する非常に効率的且つ費用効果的な方法を提供する。ＲＥＰの形で電解電池を組み込むことによって、燃料極排気流からの純二酸化炭素の除去を容易にするのに必要な二酸化炭素および酸素ガスを含む流れを生じることができる。加えて、このプロセスの副産物として、有用でエクスポート可能な高純度水素流が生じて、全体としてシステムのエネルギー出力を増加させ、それによって除去システムを駆動するために必要なエネルギーの大部分を相殺する。このように、燃料電池システムを提供することができて、そこでは、クリーンで信頼性が高いエネルギーが供給されて、有害な二酸化炭素の排出は最小化される。
【００３９】
本願明細書に利用されるように、用語「ほぼ」、「約」、「実質的に」、および類似の用語は、この開示の内容が関係する当業者によって共通で容認された使用と調和して幅広い意味を有することを目的とする。これらの用語が、特定の特徴の説明がこれらの特徴の範囲を設けられている明確な数値的範囲に制限せずに記載されて特許請求されるのを認めることを目的とすることは、本開示を検討する当業者により理解されなければならない。したがって、これらの用語は、記載されて特許請求される内容の実体のないか重要でない修正または変更が添付の特許請求の範囲に記載の本発明の範囲内であるとみなされることを示すと解釈しなければならない。
【００４０】
本願明細書で用いられる用語「結合される」、「連結される」などは、互いに直接または間接に２つの部材を接合することを意味する。この種の接合は、固定されている（例えば、永続的）かまたは移動可能（例えば、着脱可能または剥離可能）でありえる。この種の接合は、２つの部材または２つの部材と何か追加中間部材が互いに単体構造物として一体的に形成されることによって、あるいは２つの部材または２つの部材と何か追加中間部材が互いに取り付けられることによって達成できる。
【００４１】
要素の位置に対する本願明細書における参照（例えば、「上部」、「下部」、「より上」、「より下」など）は、単にさまざまな要素の配置を図に記載するために用いるだけである。さまざまな要素の配置が他の例示的実施形態に従って異なることがありえることに、そしてこの種のバリエーションが本開示により包含されることが意図されていることに留意すべきである。
【００４２】
さまざまな例示的実施形態の構成および配置が説明のためだけである点に留意することは重要である。ほんの数少ない実施形態だけを本開示に詳述したけれども、本開示を検討する当業者は、多くの変更態様（例えば、さまざまな要素のサイズ、寸法、構造、形状、および比率、パラメータの値、取付配置、材料の使用、色、位置などにおける変更態様）が本願明細書に記載されている主題の新しい教示および利点から著しく逸脱せずに可能であると容易に認めるであろう。例えば、一体形成されると示された要素は、複数の部品または要素から構成することができて、要素の位置は、逆転するかまたは変更することができて、別々の要素または位置の性質または数は変えるかまたは変更できる。いかなるプロセスまたは方法ステップの順序または配列も、別の実施形態に従って変更するかまたは再配列できる。他の置換、変更、変化、および省略は、本発明の範囲を逸脱せずにさまざまな例示的実施形態の設計、動作条件、および配置においてなされることもできる。例えば、熱回収熱交換器は更に最適化できる。
【図１】
2019502227.tif 000003
【図２】
2019502227.tif 000004
【図３】
2019502227.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月22日(2017.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気流から二酸化炭素を捕捉する二酸化炭素捕捉システムであって、
二酸化炭素および水を含む第１の排気流を出力するように構成される燃料電池と、
燃料極および空気極を備える電解電池であって、前記電解電池の前記燃料極は前記第１の排気流の第１の部分を受けるように構成されて、前記電解電池の前記空気極は酸素および二酸化炭素を含む第２の排気流を出力するように構成される電解電池と、
前記第１の排気流の第２の部分および前記電解電池の前記空気極からの前記第２の排気流を受けて、水および二酸化炭素を含む第３の排気流を出力するように構成されるガス酸化剤と、
を備えるシステム。
【請求項２】
前記燃料電池は固体酸化物燃料電池である請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記電解電池は融解炭酸塩型電池である請求項１〜２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の排気流は水素および一酸化炭素を更に含む請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記燃料電池は、水素を生産するために前記燃料電池に供給される燃料を内部的に改質するように構成される請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記電解電池は、高純度水素ガスを含む第４の排気流を出力するように更に構成される請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記第４の排気流は、少なくとも９０％の水素ガスを含む請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記燃料電池は燃料極および空気極を備え、そして前記燃料電池の前記燃料極は燃料を受けて前記第１の排気流を出力するように構成される請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記燃料電池の前記燃料極は、前記第１の排気流の第３の部分を受けるように更に構成される請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記燃料は天然ガスである請求項８〜９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記燃料電池の前記空気極は空気流を受けるように構成される請求項８〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記電解電池の前記燃料極は前記第４の排気流を出力するように更に構成される請求項６に記載のシステム。
【請求項１３】
前記電解電池に供給される前記第１の排気流の前記第１の部分は、前記第２の排気流に存在する前記酸素が前記第１の排気流の前記第２の部分に存在する水素、一酸化炭素、およびメタンを前記第３の排気流に存在する二酸化炭素および水に変換するのに必要な化学量論的量にほぼ等しいような量にある請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月12日(2018.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１５年１１月１６日に出願された米国特許出願第６２／２５５,８３５号に優先権の利益を主張するものであり、その内容全体を参照によって本願明細書に引用したものとする。
政府権利の陳述
本発明は、アメリカ合衆国エネルギー省によって認められた共同合意ＤＥ−ＥＥ０００６６６９の下、政府支援でなされた。政府は発明に一定の権利を有する。
【国際調査報告】
2019502227.tif 000006
2019502227.tif 000007